Русский / English 
?php echo $word_institute;?>
ИНСТИТУТИССЛЕДОВАНИЯПРОЕКТЫНАУКА И ОБРАЗОВАНИЕНОВОСТИКОНТАКТЫ
 
Исследования » Теоретические исследования » Процессы переноса примеси в сильно неупорядоченных средах

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА ПРИМЕСИ В СИЛЬНО НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СРЕДАХ


Общепризнанным методом решения проблемы окончательной утилизации радиоактивных отходов является их захоронение в геологических формациях. В этой связи в лаборатории теоретической физики ИБРАЭ РАН были проведены исследования неклассических процессов переноса радиоактивной примеси в сильно неоднородных геологических средах, посвященные анализу физических моделей, отражающих наиболее значимые особенности этих процессов.

Одним из существенных результатов исследований стало решение задачи об адвекции примеси в случайном поле скоростей с дальнодействующими корреляциями. Было установлено, что при определенных условиях перенос примеси происходит в режиме супердиффузии, и произведено обобщение модели с учетом конечной длины корреляции и наличия анизотропии.

Аналитически решены задачи о переносе примеси в сильно контрастных средах: регулярно-неоднородной (модель Дыхне) и перколяционной. Важно отметить, что в обоих случаях существует продолжительный интервал времени, в котором реализуется режим субдиффузии.

Показано, что в рассмотренных физических моделях концентрация примеси на далеких расстояниях от источника (в «хвостах» распределения) убывает по экспоненте. Это убывание в супердиффузионном режиме происходит быстрее, а в субдиффузионном — медленнее, чем по классическому (гауссовому) закону. Важно отметить, что результаты анализа не подтвердили наличие свойственных формально-математическим моделям дробной диффузии «тяжелых» хвостов распределения (с убыванием концентрации по степенному закону).

 

Асимптотические профили концентрации в трех моделях: классической диффузии (гауссиана), случайной адвекции при h=0,5 (супердиффузионный («короткий») хвост) и дробной диффузии («тяжелый» степенной хвост).

 

Значимым этапом работ стало проведение качественного и количественного анализа пространственных флуктуаций характеристик среды на малых расстояниях от источника примеси. Эти флуктуации приводят к значительной перенормировке эффективной мощности источника примесей, которая быстро убывает с уменьшением размера источника, если размер источника меньше характерной длины, определяемой свойствами среды. Установлено также, что зависимость фактора риска, который представляет собой один из основных критериев надежности захоронения РАО в геологической среде, от площади контакта захоронения со средой является немонотонной функцией и имеет ярко выраженный экстремум.

Среди результатов проведенных фундаментальных аналитических исследований необходимо также отметить следующие:

  • разработана теоретическая модель для описания неклассических режимов переноса примеси, в присутствии коллоидных частиц в регулярно-неоднородных и фрактальных средах;
  • проанализированы аномальные режимы переноса, обусловленные процессами сорбции примеси в статистически однородной двупористой среде;
  • решена задача о неклассических режимах переноса примеси при наличии диффузионного барьера вокруг источника примеси в регулярно-неоднородной и во фрактальной средах.

Полученные результаты имеют не только теоретическое, но и прикладное значение и могут быть использованы при выработке методик обращения с ОЯТ и РАО, а также при обосновании безопасности объектов окончательной изоляции высоко-и среднеактивных отходов.

 

Зависимость фактора риска от площади контакта захоронения со средой.


ИБРАЭ РАН © 2013 Карта сайта | Связаться с нами